DE60320279T2 - METHOD AND SYSTEM FOR INTEGRATING A MATCHING DRIVER TO THE MAIN LOOP OF A DELTA SIGMA MODULATOR - Google Patents

METHOD AND SYSTEM FOR INTEGRATING A MATCHING DRIVER TO THE MAIN LOOP OF A DELTA SIGMA MODULATOR Download PDF

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Abstract

A method and system for integrating a mismatch noise shaper into the main loop of a delta-sigma modulator are disclosed. The output of the mismatch noise shaper is fed back to the summer as a feedback signal that is responsive to the mismatch noise shaper. At appropriate times, the mismatch noise shaper selectively overrides the quantizer so that the output of the noise shaper differs from an output of the quantizer. The overriding feature distinguishes the present invention from a DEM, as the output of a DEM is only a re-ordering of the same number of elements as its input. The mismatch noise shaper selectively overrides the quantizer when the output of the quantizer has prevented the mismatch noise shaper to control selection of elements at the output of the mismatch noise shaper for a pre-determined time period.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Delta-Sigma-Modulatoren und insbesondere Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtungen, die in die Hauptschleifen der Delta-Sigma-Modulatoren integriert sind.The The present invention generally relates to delta-sigma modulators and especially mismatch noise shapers, integrated into the main loops of the delta-sigma modulators are.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Delta-Sigma-Modulatoren sind in Digital-Analog-Wandlern ("DACs") und Analog-Digital-Wandlern ("ADCs") besonders nützlich. Der Delta-Sigma-Modulator verwendet eine Überabtastung, um die Quantisierungsrauschleistung über das Überabtastfrequenzband zu verteilen, das typischerweise viel größer ist als die Eingangssignalbandbreite. Außerdem führt der Delta-Sigma-Modulator eine Rauschformung durch, indem er als Hochpassfilter für das Rauschen wirkt. Das meiste der Quantisierungsrauschleistung wird dadurch aus dem Signalband herausgeschoben.Delta-sigma modulators are in digital-to-analog converters ("DACs") and analog-to-digital converters ("ADCs") are particularly useful. The delta-sigma modulator uses oversampling to quantize noise power over the oversampling frequency band which is typically much larger than the input signal bandwidth. Furthermore leads the Delta sigma modulator undergoes noise shaping by acting as a high pass filter for noise acts. Most of the quantization noise performance is thereby pushed out of the signal band.

Der typische Delta-Sigma-Modulator in einem ADC umfasst einen Eingangssummierer, der das analoge Eingangssignal mit einer negativen Rückführung summiert, ein analoges lineares (Schleifen-)Filter, einen Quantisierer und eine Rückkopplungsschleife mit einer Digital-Analog-Wandlereinheit (Rückkopplungs-DAC-Einheit), die den Quantisiererausgang und den invertierenden Eingang des Eingangssummierers koppelt. Ein Delta-Sigma-DAC ist ähnlich zum ADC. Ein Delta-Sigma-DAC weist einen digitalen Eingangssummierer, ein digitales lineares Filter, eine digitale Rückkopplungsschleife, einen Quantisierer und eine Ausgangs-DAC-Einheit am Modulatorausgang auf. Im Modulator erster Ordnung umfasst das lineare Filter eine einzelne Integratorstufe; das Filter in Modulatoren höherer Ordnung umfasst normalerweise eine Kaskade einer entsprechenden Anzahl von Integratorstufen. Modulatoren höherer Ordnung weisen verbesserte Quantisierungsrauschübertragungs-Charakteristiken gegenüber Modulatoren niedrigerer Ordnung auf, aber die Stabilität wird ein kritischerer Konstruktionsfaktor, wenn die Ordnung zunimmt. Für eine gegebene Topologie kann der Quantisierer entweder ein Einbit-Quantisierer oder ein Mehrbit-Quantisierer sein.Of the typical delta-sigma modulator in an ADC includes an input summer, which sums the analog input signal with a negative feedback, an analog linear (loop) filter, a quantizer and a feedback loop with a digital-to-analog converter unit (Feedback DAC unit) the quantizer output and the inverting input of the input summer coupled. A delta-sigma DAC is similar to the ADC. A delta-sigma DAC has a digital input summer, a digital linear Filter, a digital feedback loop, a quantizer and an output DAC unit at the modulator output on. In the first-order modulator, the linear filter comprises a single integrator stage; the filter in higher-order modulators usually includes a cascade of a corresponding number of Integrator stages. Higher modulators Ordering has improved quantization noise transfer characteristics over modulators lower order, but stability becomes a more critical design factor, though the order increases. For Given a given topology, the quantizer may be either a one-bit quantizer or a multi-bit quantizer.

Die Rückkopplungs-DAC-Einheit für Mehrbit-Delta-Sigma-ADCs und die Ausgangs-DAC-Einheit für einen Mehrbit-Delta-Sigma-DAC sind typischerweise aus gewichteten Umwandlungselementen (z. B. verschiedenen DAC-Elementen für eine DAC-Einheit) konstruiert. Jedes Umwandlungselement (z. B. DAC-Element) wandelt ein digitales Bit in eine analoge Spannung oder einen analogen Strom mit gewichtetem Schritt um. Die Ströme oder Spannungen, die durch die gewichteten Umwandlungselemente für das digitale Wort erzeugt werden, das umgewandelt wird, werden dann summiert, um das analoge Ausgangssignal zu erzeugen. Eine Fehlanpassung zwischen Umwandlungselementen verursacht jedoch, dass die gewichteten Schritte des Stroms oder der Spannung von ihren idealen Werten der gewichteten Schritte abweichen. Die Abweichungen können ein Ergebnis von Differenzen sein, die unter den Umwandlungselementen durch die Herstellungs- oder Fertigungsprozesse existieren. Elementfehlanpassungen sind das Ergebnis von Fehlanpassungsrauschen und Verzerrung im Ausgangssignal. Folglich ist normalerweise eine Schaltung zur dynamischen Elementanpassung (DEM) an den Eingängen der Umwandlungselemente (z. B. DAC-Elemente) enthalten und die DEM-Schaltung verteilt das Fehlanpassungsrauschen über das analoge Ausgangssignalband.The Feedback DAC unit for multi-bit delta-sigma ADCs and the output DAC unit for a multi-bit delta-sigma DAC are typically weighted conversion elements (e.g. different DAC elements for a DAC unit). Each transformation element (eg DAC element) Converts a digital bit to an analog voltage or analog Current with weighted step around. The currents or voltages passing through generates the weighted conversion elements for the digital word The converted is then summed to the analog To produce output signal. A mismatch between conversion elements however, that causes the weighted steps of the stream or the voltage deviate from their ideal values of the weighted steps. The deviations can a result of differences being among the transformation elements exist through the manufacturing or manufacturing processes. Element mismatches are the result of mismatch noise and distortion in the output signal. As a result, there is usually a dynamic element matching circuit (DEM) at the entrances of the Conversion elements (eg DAC elements) and the DEM circuit distributes the mismatch noise over the analog output band.

Verschiedene gut bekannte DEM-Strukturen existieren. Beispielhafte DEM-Strukturen umfassen Zylinderverschiebung, Mittelung individueller Pegel, Schmetterlingslenkung und gewichtete Datenmittelung. DEM-Schaltungen weisen jedoch signifikante Nachteile auf. In Mehrbit-Modulatoren ist die DEM-Schaltung beispielsweise relativ groß, insbesondere in ADCs mit hoher Spannung, die eine große Herstellungsgeometrie erfordern. Im Fall eines Delta-Sigma-DAC kann die DEM-Schaltung häufig tonal werden, wodurch Tonrauschen zum Ausgangssignal hinzugefügt wird. Außerdem besteht die Tendenz, dass die DEM-Schaltung tonal wird, da die DEM-Schaltung typischerweise ein Delta-Sigma-Modulator niedriger Ordnung ist.Various well-known DEM structures exist. Exemplary DEM structures include cylinder shifting, averaging individual levels, butterfly steering and weighted data averaging. However, DEM circuits have significant disadvantages on. In multi-bit modulators, for example, the DEM circuit relatively large, especially in ADCs with high voltage, which has a large manufacturing geometry require. In the case of a delta sigma DAC, the DEM circuit can often become tonal, whereby sound noise is added to the output signal. In addition, there is a tendency that the DEM circuit becomes tonal because the DEM circuit is typical is a low-order delta-sigma modulator.

Eine DEM-Schaltung befindet sich typischerweise außerhalb der Hauptschleife eines Delta-Sigma-Modulators, da Fehlanpassungsrauschen von der Rückkopplungsschleife im Allgemeinen nicht beeinflusst wird und nicht geformt wird. Folglich wird die DEM-Schaltung im Allgemeinen durch das Ausgangssignal des Quantisierers gesteuert. Wenn jedoch der Quantisierer ein Ausgangssignal liefert, das nicht ermöglicht, dass die DEM-Schaltung die Verwendung von DAC-Elementen für einen Zeitraum so variabel steuert und auswählt, dass sie bestimmte Werte haben, dann wird die Operation der DEM-Schaltung zum Verringern von Fehlanpassungsrauschen tatsachlich zunichte gemacht.A DEM circuit is typically located outside the main loop of a Delta sigma modulator because of mismatch noise from the feedback loop generally not affected and not shaped. consequently In general, the DEM circuit is characterized by the output signal of the Controlled quantizer. However, if the quantizer is an output signal supplies that does not allow that the DEM circuit allows the use of DAC elements for a period of time so variable controls and selects that they have certain values, then the operation of the DEM circuit actually reduced to reducing mismatch noise.

In US 6 346 898 B1 ist ein Mehrebenen-Analog-Digital-Datenwandler unter Verwendung von Delta-Sigma-Modulation offenbart. Ein analoges Eingangssignal wird in einem Summierer mit einem analogen Rückführungssignal, das von einer DAC-Anordnung in der Rückkopplungsschleife geliefert wird, summiert. Das Signal vom Summierer wird einem Rauschformungsfilter und von dort als analoges Signal dem Mehrebenen-Quantisierer mit einer Schaltung zur dynamischen Elementanpassung (DEM) zugeführt. Das Ausgangssignal des Mehrebenen-Quantisierers wird zu einem digitalen Filter geliefert und wird auch als Eingangssignal der DAC-Anordnung zugeführt. Die DEM empfängt das Mehrbit-Ausgangssignal des Mehrebenen-Quantisierers und gibt Schaltsteuersignale an eine Schalteinheit aus. Im Schaltabschnitt werden verschiedene Spannungen von einem Spannungsteiler auswählbar zu einem der Eingänge von Vergleichern geschaltet. Die Vergleicher empfangen an ihrem zweiten Eingang das analoge Signal vom Rauschformungsfilter. Die DEM-Schaltsteuerung ist in den Mehrebenen-Quantisierer in einer separaten Rückkopplungsanordnung integriert. Die DEM-Schaltsteuerung ändert das Verhalten des Quantisierers in Abhängigkeit vom Ausgangssignal. Die Funktion der DEM-Schaltsteuerung besteht darin, die Ausgabe eines konstanten Mehrbit-Signals zu vermeiden, wenn das analoge Eingangssignal für eine vorbestimmte zeit konstant ist. Dadurch wird die Verringerung des digitalen Rauschens verringert, während eine Operation mit hoher Geschwindigkeit aufrechterhalten wird.In US Pat. No. 6,346,898 B1 For example, a multilevel analog-to-digital data converter using delta-sigma modulation is disclosed. An analog input signal is summed in a summer with an analog feedback signal provided by a DAC array in the feedback loop. The signal from the summer becomes a Noise shaping filter and fed from there as an analog signal to the multilevel quantizer with a dynamic element matching (DEM) circuit. The output of the multilevel quantizer is provided to a digital filter and is also provided as an input to the DAC array. The DEM receives the multi-bit output of the multilevel quantizer and outputs switching control signals to a switching unit. In the switching section, different voltages are switched by a voltage divider selectably to one of the inputs of comparators. The comparators receive at their second input the analog signal from the noise shaping filter. The DEM switch control is integrated in the multilevel quantizer in a separate feedback arrangement. The DEM switching control changes the behavior of the quantizer depending on the output signal. The function of the DEM switch control is to avoid the output of a constant multi-bit signal when the analog input signal is constant for a predetermined time. This reduces the reduction in digital noise while maintaining high speed operation.

US 2002/0057214 A1 schlägt einen Delta-Sigma-Datenwandler vor, der ein analoges Eingangssignal in ein digitales Ausgangssignal transformiert. Es ist auch eine Aufgabe, den Quantisierungs- oder Digitalisierungsfehler zu verringern. Die Verringerung des Quantisierungsfehlers in einem konstanten Signal wird dadurch erreicht, dass ein Rauschsignal (Thermometercodesignal) zum Ausgangssignal des Quantisierers unter Verwendung eines digitalen Dither-Moduls für die Pseudozufallserzeugung hinzugefügt oder mit diesem gefaltet wird, siehe beispielsweise Absatz. Dies bedeutet, dass das digitale Ausgangssignal das quantisierte Signal des Quantisierers, das mit einem Rausch- oder Dither-Signal überlagert ist, ist. US 2002/0057214 A1 suggests a delta-sigma data converter which transforms an analog input signal into a digital output signal. It is also an object to reduce the quantization or digitization error. The reduction of the quantization error in a constant signal is accomplished by adding or convolving a noise signal (thermometer code signal) to the output of the quantizer using a pseudo-random generation digital dithering module, see, for example, Paragraph. This means that the digital output is the quantized signal of the quantizer superimposed with a noise or dither signal.

Eine ähnliche Anordnung wird von US 6 344 812 B1 vorgeschlagen, wobei auch ein Thermometersignal verarbeitet wird, um sich einer Pseudozufallszahl oder einem Rauschsignal anzunähern, das zum quantisierten Signal hinzugefügt wird.A similar arrangement is made by US Pat. No. 6,344,812 B1 in which a thermometer signal is also processed to approximate a pseudorandom number or a noise signal added to the quantized signal.

Die vorliegende Erfindung erkennt den Wunsch nach einer und den Bedarf für eine Schaltung (z. B. ähnlich einer DEM-Schaltung, die Fehlanpassungsrauschen formt), um das Ausgangssignal des Quantisierers zu übersteuern, wie geeignet und/oder erforderlich. Insbesondere erkennt die vorliegende Erfindung diesen Wunsch und Bedarf, wenn der Quantisierer ein Ausgangssignal liefert, das nicht ermöglicht, dass die DEM-Schaltung die Verwendung von DAC-Elementen für einen Zeitraum so variabel steuert und auswählt, dass sie bestimmte Werte haben. Die vorliegende Erfindung beseitigt die Probleme und Nachteile, die beim Stand der Technik angetroffen wurden.The The present invention recognizes the desire for one and the need for one Circuit (eg similar a DEM circuit, the mismatch noise forms) to the output of the quantizer oversteer, as appropriate and / or required. In particular, the present recognizes Invention this desire and need when the quantizer produces an output signal supplies that does not allow that the DEM circuit allows the use of DAC elements for a period of time so variable controls and selects that they have certain values. The present invention eliminates the problems and disadvantages encountered in the prior art were.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1, 4, 6 bzw. 7 definiert. Spezielle Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.The Invention is in the claims 1, 4, 6 and 7, respectively. Specific embodiments are in the dependent claims explained.

Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind im Allgemeinen in einer Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung verkörpert, die in die Hauptschleife eines Delta-Sigma-Modulators integriert ist.The Principles of the present invention are generally in one Mismatch noise shaper embodies integrated into the main loop of a delta-sigma modulator is.

Der Quantisierer des Delta-Sigma-Modulators liefert mindestens drei Quantisierungsebenen und die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung gestaltet die Verwendung von fehlangepassten Elementen für die drei oder mehr Quantisierungsebenen. Das Ausgangssignal der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung wird zum Summierer als Rückführungssignal zurückgeführt, das auf die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung reagiert. Zu geeigneten Zeiten übersteuert die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung selektiv den Quantisierer, so dass sich das Ausgangssignal der Rauschformungseinrichtung von einem Ausgangssignal des Quantisierers unterscheidet. Das Übersteuerungsmerkmal unterscheidet die vorliegende Erfindung von einer DEM, da das Ausgangssignal einer DEM nur eine Umordnung derselben Anzahl von Elementen wie ihr Eingangssignal ist. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung übersteuert den Quantisierer selektiv, wenn das Ausgangssignal des Quantisierers für einen vorbestimmten Zeitraum verhindert hat, dass die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung die Auswahl von Elementen am Ausgang der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung steuert.Of the Quantizer of the delta-sigma modulator delivers at least three Quantization levels and the mismatch noise shaper designed the use of mismatched elements for the three or more quantization levels. The output of the mismatch noise shaper becomes the summer as a feedback signal attributed to that the mismatch noise shaper responds. To suitable Times overdriven the mismatch noise shaper selectively the quantizer, so that the output signal of the noise shaper differs from an output signal of the quantizer. The override feature distinguishes the present invention from a DEM, since the output signal a DEM just a rearrangement of the same number of elements as their input signal is. The mismatch noise shaper overdrives the quantizer selectively when the output of the quantizer for one predetermined period has prevented the mismatch noise shaper the selection of elements at the output of the mismatch noise shaper controls.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und von deren Vorteilen wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen, in denen gilt:For a more complete understanding The present invention and its advantages will now be apparent the following descriptions in conjunction with the accompanying drawings Reference is made, in which:

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Delta-Sigma-Modulators mit einer Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung, die in die Hauptschleife integriert ist, gemäß der vorliegenden Erfindung; 1 FIG. 12 is a block diagram of an exemplary delta-sigma modulator having a mismatch noise shaper integrated with the main loop according to the present invention; FIG.

2 ist eine Tabelle von Eingangs- und Ausgangswerten für eine beispielhafte Zwei-Element-Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; 2 FIG. 12 is a table of input and output values for an exemplary two-element mismatch noise shaper according to the present invention; FIG.

3A ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung, das die Hauptbetriebskomponenten zeigt, gemäß der vorliegenden Erfindung; 3A Fig. 10 is a block diagram of an exemplary mismatch noise shaper showing the main operating components according to the present invention;

3B ist ein beispielhafter Pseudocode-Algorithmus, der durch die beispielhafte Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung von 3A gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert und ausgeführt wird; 3B FIG. 10 is an exemplary pseudocode algorithm provided by the exemplary mismatch noise shaper of FIG 3A implemented and executed according to the present invention;

4 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Analog-Digital-Wandlers ("ADC"), der die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung in der Hauptschleife des Delta-Sigma-Modulators gemäß der vorliegenden Erfindung verkörpert; 4 Fig. 10 is a block diagram of an exemplary analog-to-digital converter ("ADC") embodying the mismatch noise shaper in the main loop of the delta-sigma modulator according to the present invention;

5 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Digital-Analog-Wandlers ("DAC"), der die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung in der Hauptschleife des Delta-Sigma-Modulators gemäß der vorliegenden Erfindung verkörpert; und 5 Figure 10 is a block diagram of an exemplary digital-to-analog converter ("DAC") that embodies the mismatch noise shaper in the main loop of the delta-sigma modulator according to the present invention; and

6 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung mehrere Stufen aufweist. 6 Figure 10 is a block diagram of an exemplary mismatch noise shaper according to the present invention, wherein the mismatch noise shaper has multiple stages.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile werden am besten durch Bezugnahme auf das (die) dargestellte(n) Ausführungsbeispiel(e) verstanden, das (die) in den 1 bis 6 der Zeichnungen dargestellt ist (sind), in denen gleiche Ziffern gleiche Teile bezeichnen.The principles of the present invention and their advantages are best understood by reference to the illustrated embodiment (s) which are incorporated herein by reference 1 to 6 of the drawings, in which like numerals denote like parts.

Mit Bezug nun auf 1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Delta-Sigma-Modulators 100 mit einer Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108, die in die Hauptschleife integriert ist, gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Delta-Sigma-Modulator 100 besitzt einen Summierer 102, ein Schleifenfilter 104, einen Quantisierer 106 und eine Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108, die in Reihe miteinander gekoppelt sind, wie in 1 gezeigt. Der Summierer 102 empfängt als seine Eingangssignale ein Eingangssignal 101 und ein Rückführungssignal, das ein Ausgangssignal 109 von der Fehlanpassungsformungseinrichtung 108 ist. Der Summierer 102 ermittelt ein Differenz- oder Fehlersignal 103 zwischen dem Eingangssignal 101 und dem Ausgangssignal 109 und gibt dieses aus.With reference now to 1 FIG. 10 is a block diagram of an exemplary delta-sigma modulator. FIG 100 with a mismatch noise shaper 108 , which is integrated into the main loop, shown according to the present invention. The delta-sigma modulator 100 has a summer 102 , a loop filter 104 , a quantizer 106 and a mismatch noise shaper 108 which are coupled in series, as in 1 shown. The summer 102 receives as its input signals an input signal 101 and a feedback signal that is an output signal 109 from the mismatch shaping device 108 is. The summer 102 determines a difference or error signal 103 between the input signal 101 and the output signal 109 and spend this.

Das Schleifenfilter 104 empfängt das Differenz- oder Fehlersignal 103 vom Ausgang des Summierers 102. Das Schleifenfilter 104 filtert das Differenz- oder Fehlersignal 103 und gibt das gefilterte Signal an den Quantisierer 106 aus. Der Quantisierer 106 digitalisiert das gefilterte Signal und liefert ein digitales Ausgangssignal 107 zur Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 empfängt als ihr Eingangssignal das digitale Ausgangssignal 107 vom Quantisierer 106. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 liefert folglich das Ausgangssignal 109. Wie vorher angegeben, wird das Ausgangssignal 109 von der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 zum Summierer 102 zurückgeführt. Das Ausgangssignal 109 wird auch in eine Digital-Analog-Wandler-("DAC")Einheit 110 eingespeist. Die DAC-Einheit 110 besitzt verschiedene DAC-Elemente 112A, 112B, 112C, ... 112N. Das Ausgangssignal 109 liefert einen Ausgangswert zur DAC-Einheit 110, der wiederum festlegt und steuert, wie die DAC-Elemente 112A, 112B, 112C, ... 112N verwendet werden sollen und welche jeweiligen Bitwerte jedem der DAC-Elemente 112A, 112B, 112C, ... 112N zugewiesen werden sollen.The loop filter 104 receives the difference or error signal 103 from the output of the summer 102 , The loop filter 104 filters the difference or error signal 103 and gives the filtered signal to the quantizer 106 out. The quantizer 106 digitizes the filtered signal and provides a digital output signal 107 to the mismatch noise shaper 108 , The mismatch noise shaper 108 receives as its input the digital output signal 107 from the quantizer 106 , The mismatch noise shaper 108 thus provides the output signal 109 , As previously stated, the output signal becomes 109 from the mismatch noise shaper 108 to the summer 102 recycled. The output signal 109 will also work in a digital-to-analog converter ("DAC") unit 110 fed. The DAC unit 110 owns different DAC elements 112A . 112B . 112C , ... 112N , The output signal 109 provides an output to the DAC unit 110 which in turn determines and controls how the DAC elements 112A . 112B . 112C , ... 112N to be used and which respective bit values of each of the DAC elements 112A . 112B . 112C , ... 112N to be assigned.

Mit Bezug nun auf 2 ist eine Tabelle 200 von Eingangs- und Ausgangswerten für eine beispielhafte Zwei-Element-Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 (z. B. besitzt der Quantisierer drei Quantisierungsebenen und die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 gestaltet die Verwendung fehlangepasster Elemente für die drei Quantisierungsebenen) gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Für dieses Beispiel würde der Delta-Sigma-Modulator 100 von 1 eine DAC-Einheit 110 mit nur zwei DAC-Elementen 112A und 112B aufweisen. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 würde immer noch das Ausgangssignal vom Quantisierer 106 empfangen. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 würde auch einen Wert für das DAC-Element 112A (z. B. Element 1) und einen anderen Wert für das DAC-Element 112B (z. B. Element 2) ausgeben.With reference now to 2 is a table 200 of input and output values for an exemplary two-element mismatch noise shaper 108 (For example, the quantizer has three quantization levels and the mismatch noise shaper 108 illustrates the use of mismatched elements for the three quantization levels) according to the present invention. For this example, the delta-sigma modulator would 100 from 1 a DAC unit 110 with only two DAC elements 112A and 112B exhibit. The mismatch noise shaper 108 would still be the output from the quantizer 106 receive. The mismatch noise shaper 108 would also have a value for the DAC element 112A (eg element 1) and another value for the DAC element 112B (eg element 2).

Wenn in der Tabelle 200 das Eingangssignal 107 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 Null (0) ist, dann ist das Ausgangssignal 109 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 Null (0) für das Element 1 und Null (0) für das Element 2. In diesem Fall kann die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 nicht die Verwendung und die Bitwerte für die Elemente 1 und 2 steuern, da beide ihrer Werte Null (0) sein müssen. Wenn das Eingangssignal 107 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 Zwei (2) ist, dann ist ebenso das Ausgangssignal 109 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 Eins (1) für das Element 1 und Eins (1) für das Element 2. In dieser ähnlichen Situation kann die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung auch nicht das Fehlanpassungsrauschen formen und die Verwendung der und Bitwerte für die Elemente 1 und 2 steuern, da beide ihrer Werte Eins (1) sein müssen.If in table 200 the input signal 107 the mismatch noise shaper 108 Zero (0), then the output signal 109 the mismatch noise shaper 108 Zero (0) for the element 1 and zero (0) for the element 2. In this case, the mismatch noise shaper 108 do not control the usage and bit values for elements 1 and 2, since both of their values must be zero (0). When the input signal 107 the mismatch noise shaper 108 Two (2) is, then the output is as well 109 the mismatch noise shaper 108 One (1) for the element 1 and one (1) for the element 2. In this similar situation, the mismatch noise shaper also can not form the mismatch noise and use the and bit values for elements 1 and 2, since both of their values must be one (1).

In einer beispielhaften Zwei-Element-Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 ist das einzige Szenario, das existiert, in dem die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 das Fehlanpassungsrauschen formen kann, wenn das Eingangssignal 107 gleich Eins (1) ist. In diesem Fall ist entweder das Ausgangssignal 109 Eins (1) für das Element 1 und Null (0) für das Element 0 oder ist Null (0) für das Element 1 und Eins (1) für das Element 1. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 trifft dann eine Entscheidung hinsichtlich dessen, welches Element welchen Wert aufweist.In an exemplary two-element mismatch noise shaper 108 is the only scenario that exists in which the mismatch noise shaper 108 can mismatch noise when the input signal 107 is equal to one (1). In this case, either the output signal 109 One (1) for element 1 and zero (0) for element 0 or zero (0) for element 1 and one (1) for element 1. The mismatch noise shaper 108 then makes a decision as to which element has which value.

Wenn jedoch das Ausgangssignal 109 einen Wert von entweder Null (0) oder Zwei (2) für eine Zeitdauer beibehält, dann wird der Effekt der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 aufgehoben. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 kann für eine Zeitdauer keine Entscheidung treffen und die Auswahl von und die Werte für die Elemente zum Formen des Fehlanpassungsrauschens nicht steuern, wenn das Ausgangssignal 109 entweder Null (0) oder Zwei (2) ist. Folglich wird die Operation der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 tatsächlich aufgehoben. Um diese negative Wirkung zu beseitigen, übersteuert die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 das Ausgangssignal des Quantisierers 106 (z. B. Eingangssignal 107 der Fehlanpassungsformungseinrichtung 108), so dass sich das Ausgangssignal der Fehlanpassungsformungseinrichtung 108 vom Ausgangssignal des Quantisierers 106 unterscheidet. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 übersteuert den Quantisierer 106, wenn das Ausgangssignal des Quantisierers 106 für einen vorbestimmten Zeitraum verhindert hat, dass das Ausgangssignal der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 die Auswahl und Werte für die Elemente steuert.If, however, the output signal 109 maintains a value of either zero (0) or two (2) for a period of time, then the effect of the mismatch noise shaper becomes 108 canceled. The mismatch noise shaper 108 can not make a decision for a period of time and can not control the selection of and the values for the mismatch noise shaping elements when the output signal 109 either zero (0) or two (2). Consequently, the operation of the mismatch noise shaper becomes 108 actually canceled. To eliminate this negative effect, the mismatch noise shaper overrides 108 the output of the quantizer 106 (eg input signal 107 the mismatch shaping device 108 ), so that the output signal of the mismatching device 108 from the output of the quantizer 106 different. The mismatch noise shaper 108 overrides the quantizer 106 when the output signal of the quantizer 106 for a predetermined period of time has prevented the output of the mismatch noise shaper 108 controls the selection and values for the elements.

Mit Bezug nun auf 3A wird ein Blockdiagramm einer beispielhaften Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108, das die Hauptbetriebskomponenten zeigt, gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt und nun erläutert. Das Betriebsblockdiagramm hoher Ebene zeigt die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 mit einem Rechenwerk ("ALU") 302, einem Speichersystem 304 und einer Vergleicherlogik 306, die in Reihe miteinander gekoppelt sind. Das Ausgangssignal des ALU 302 wird in den Eingang des Speichersystems 306 eingespeist und das Ausgangssignal des Speichersystems 304 wird wiederum in den Eingang der Vergleicherlogik 306 eingespeist. Die Vergleicherlogik 306 empfängt auch das Ausgangssignal 107 als weiteres Eingangssignal. Die Vergleicherlogik 306 liefert ferner das Ausgangssignal 109. Das Ausgangssignal des Speichersystems 304 wird zu einem anderen Eingang des ALU 302 zurückgeführt und das Ausgangssignal 109 der Vergleicherlogik 306 wird auch zu einem weiteren Eingang des ALU 302 zurückgeführt.With reference now to 3A FIG. 12 is a block diagram of an exemplary mismatch noise shaper. FIG 108 showing the main operating components shown and explained in accordance with the present invention. The high level block diagram shows the mismatch noise shaper 108 with an arithmetic unit ("ALU") 302 , a storage system 304 and a comparator logic 306 which are coupled in series with each other. The output signal of the ALU 302 gets into the input of the storage system 306 fed and the output signal of the storage system 304 will turn into the input of the comparator logic 306 fed. The comparator logic 306 also receives the output signal 107 as another input signal. The comparator logic 306 also provides the output signal 109 , The output signal of the storage system 304 will be to another input of the ALU 302 returned and the output signal 109 the comparator logic 306 becomes also another entrance of the ALU 302 recycled.

Das Speichersystem 304 kann den aktuellen Wert des Eingangssignals 107 empfangen und speichern. Das Speichersystem 304 kann auch einen Zähler speichern, der verschiedene Zeitzyklen verfolgt. Der Zähler startet, wenn ein Wert des Eingangssignals 107 zum ersten Mal empfangen wird, und der Zähler wird zurückgesetzt, wenn sich der Wert des Eingangssignals 107 ändert oder wenn die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 den Quantisierer 106 übersteuert. Folglich beinhaltet eine Implementierung für die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 die Vergleicherlogik 306, die unter Verwendung des Zählers feststellt, ob das Eingangssignal 107 einen speziellen Wert für einen vorbestimmten Zeitraum aufrechterhalten hat.The storage system 304 can change the current value of the input signal 107 receive and save. The storage system 304 can also store a counter that tracks different time cycles. The counter starts when a value of the input signal 107 is received for the first time, and the counter is reset when the value of the input signal 107 or if the mismatch noise shaper 108 the quantizer 106 overdriven. Thus, an implementation for the mismatch noise shaper includes 108 the comparator logic 306 which determines, using the counter, whether the input signal 107 has maintained a specific value for a predetermined period of time.

Eine weitere Implementierung beinhaltet die Verwendung einer (von) Zustandsvariable(n). Die Vergleicherlogik 306 kann einen Wert (Werte) für die zustandsvariable(n) der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 ermitteln. Die Zustandsvariable(n) weist (weisen) einen Wert (Werte) mit (einer) bestimmte Grenze(n) auf, so dass, wenn er (sie) erreicht ist (sind), die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 selektiv den Quantisierer 106 übersteuert. Die bestimmte Grenze ist durch das Ausgangssignal des Quantisierers 106 definiert (z. B. Eingangssignal 107 in die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108), der kontinuierlich einen oder mehrere Werte aufrechterhält, die für den vorbestimmten Zeitraum verhindern, dass die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 die Auswahl von Elementen (z. B. der DAC-Elemente 112A, 112B, 112C, ... 112N) steuert. Daher werden Entscheidungen des Delta-Sigma-Modulators 100 von 1 durch die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108, die den Quantisierer 106 übersteuert, geringfügig beeinträchtigt, um die Operation der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 zu verbessern. Mit anderen Worten, die Rauschformungsoperation durch den Delta-Sigma-Modulator 100 über den Quantisierer 106 kann im Austausch gegen eine bessere Leistung der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 ein bisschen aufgegeben werden.Another implementation involves the use of a state variable (s). The comparator logic 306 may be a value (values) for the state variable (s) of the mismatch noise shaper 108 determine. The state variable (s) has a value (s) having (a) certain limit (s) so that when it is reached, the mismatch noise shaper 108 selectively the quantizer 106 overdriven. The specific limit is due to the output of the quantizer 106 defined (eg input signal 107 into the mismatch noise shaper 108 ) that continuously maintains one or more values that prevent the mismatch noise shaper for the predetermined period of time 108 the selection of elements (eg the DAC elements 112A . 112B . 112C , ... 112N ) controls. Therefore, decisions of the delta-sigma modulator 100 from 1 by the mismatch noise shaper 108 that the quantizer 106 overdriven, slightly degraded to the operation of the mismatch noise shaper 108 to improve. In other words, the noise shaping operation by the delta-sigma modulator 100 over the quantizer 106 may in exchange for better performance of the mismatch noise shaper 108 a bit abandoned.

Mit Bezug nun auf 3B ist ein beispielhafter Pseudocode-Algorithmus 340, den die beispielhafte Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 von 3A gemäß der vorliegenden Erfindung implementiert und ausführt, gezeigt. Beispielhafte Zustandsvariablen für die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 sind als I1 und I2 definiert. Die Zustandsvariablen I1 und I2 können integrale Zustandsvariablen sein, die von den Integratoren der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 geliefert werden. I1 und I2 stellen beispielsweise das erste und das zweite Integral der Verwendung der Elemente 1 und 2 dar. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 formt das Fehlanpassungsrauschen in die zweite Ordnung durch Steuern beider Integrale auf Null. Ein Modulator zweiter Ordnung ist für die Fehlanpassungsrauschformung bevorzugt, da ein Modulatorsystem erster Ordnung gewöhnlich unzureichend und häufig tonal ist. Typischerweise sind Fehlanpassungsformungsmodulatoren höherer Ordnung aufgrund von Stabilitätsproblemen schwierig zu implementieren. Die von der vorliegenden Erfindung offenbarten Verfahren ermöglichen, dass Modulatoren höherer Ordnung ohne Stabilitätsprobleme realistisch implementiert werden können. Die Zustandsvariablen I1 und I2 werden im Speichersystem 304 gespeichert. Im Pseudocode-Algorithmus 340 stellt E1 das Element 1 dar und E2 stellt das Element 2 dar, die die Elemente 1 und 2 in der Tabelle 200 von 2 sind. Die Werte für das Eingangssignal 107 und E1 und E2 des Ausgangssignals 109, wie z. B. beispielhafte Werte in der Tabelle 200 von 2, können durch die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 durch Festverdrahtung der Werte in der Vergleicherlogik 306 bereitgestellt werden. FB stellt den Rückführungswert sowohl von E1 als auch E2 zusammensummiert dar, der von der Vergleicherlogik 306 in das ALU 302 zurückgeführt wird. "MS_in" stellt den Wert des Eingangssignals 107 für die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 dar.With reference now to 3B is an exemplary pseudocode algorithm 340 provided by the exemplary mismatch noise shaper 108 from 3A implemented and executed in accordance with the present invention. Exemplary state variables for the mismatch noise shaper 108 are defined as I1 and I2. State variables I1 and I2 may be integral state variables generated by the integrators of the mismatch noise shaper 108 to be delivered. For example, I1 and I2 represent the first and second integrals of using elements 1 and 2. The mismatch noise shaper 108 reforms the mismatch noise to the second order by controlling both integrals to zero. A second order modulator is preferred for mismatch noise shaping because a first order modulator system is usually insufficient and often tonal. Typically, higher order mismatch shaping modulators are difficult to implement because of stability issues. The methods disclosed by the present invention enable higher order modulators to be realistically implemented without stability problems. The state variables I1 and I2 are in the memory system 304 saved. In the pseudocode algorithm 340 E1 represents element 1 and E2 represents element 2 representing elements 1 and 2 in table 200 of FIG 2 are. The values for the input signal 107 and E1 and E2 of the output signal 109 , such as For example, example values in table 200 of FIG 2 can be detected by the mismatch noise shaper 108 by hard-wiring the values in the comparator logic 306 to be provided. FB represents the feedback value of both E1 and E2 summed up by the comparator logic 306 into the ALU 302 is returned. "MS_in" represents the value of the input signal 107 for the mismatch noise shaper 108 represents.

Der Pseudocode-Algorithmus 340 startet mit dem Codeteil 350. Der Codeteil 350 spiegelt eine Bedingung wider, unter der die Vergleicherlogik 306 feststellt, ob eine der bestimmten Grenzen (z. B. eine obere Grenze) der Zustandsvariablen erreicht wurde. In diesem Beispiel ist die Bedingung der oberen Grenze durch I1 > 0 und I2 > 3 dargestellt. Wenn eine solche Bedingung auftritt, übersteuert die Vergleicherlogik 306 das Ausgangssignal des Quantisierers 106 und setzt E1 = 1 und E2 = 0 für das Ausgangssignal 109. Der Pseudocode-Algorithmus 340 begibt sich als nächstes zum Codeteil 352. Der Codeteil 352 stellt eine Situation dar, in der die Vergleicherlogik 306 feststellt, ob eine andere der bestimmten Grenzen (z. B. eine untere Grenze) der Zustandsvariablen erreicht wurde. In diesem Beispiel ist die Bedingung der unteren Grenze dadurch identifiziert, wenn I1 < 0 und I2 < –3. Wenn eine solche untere Grenze erreicht wurde, übersteuert die Vergleicherlogik 306 das Ausgangssignal des Quantisierers 106 und setzt E1 = 0 und E2 = 1 für das Ausgangssignal 109.The pseudocode algorithm 340 starts with the code part 350 , The code part 350 reflects a condition under which the comparator logic 306 determines whether one of the certain limits (eg an upper limit) of the state variable has been reached. In this example, the upper limit condition is represented by I1> 0 and I2> 3. If such a condition occurs, the comparator logic overrides 306 the output of the quantizer 106 and sets E1 = 1 and E2 = 0 for the output signal 109 , The pseudocode algorithm 340 next goes to the code part 352 , The code part 352 represents a situation in which the comparator logic 306 determines if another of the certain limits (eg, a lower limit) of the state variable has been reached. In this example, the condition of the lower bound is identified by if I1 <0 and I2 <-3. When such a lower limit has been reached, the comparator logic overrides 306 the output of the quantizer 106 and sets E1 = 0 and E2 = 1 for the output signal 109 ,

Wenn eine bestimmte Grenze (z. B. entweder die obere oder untere Grenze) nicht erreicht wurde, dann geht der Pseudocode-Algorithmus 340 zum Codeteil 354 weiter. Der Codeteil 354 stellt die Vergleicherlogik 306 dar, die feststellt, dass eine bestimmte Grenze (z. B. entweder die obere oder untere Grenze) nicht erreicht wurde, und die Vergleicherlogik 306 übersteuert das Ausgangssignal des Quantisierers 106 nicht. In diesem Fall führt die Vergleicherlogik 306 den Pseudocode-Algorithmus 340 gemäß typischen Operationen und eine Fehlanpassungsrauschformungsoperation für den Delta-Sigma-Modulator 100 aus. Insbesondere spiegelt der Codeteil 354 die Vergleicherlogik 306 wider, die feststellt, ob MS_in = 1. Wenn ja, dann trifft die Vergleicherlogik 306 Entscheidungen zum Formen des Fehlanpassungsrauschens für den Delta-Sigma-Modulator 100 gemäß einer typischen Fehlanpassungsrauschformungsoperation. Der Codeteil 354 stellt dar, dass, wenn MS_in = 1 und I1 = 0 und I2 > 0, dann die Vergleicherlogik 306 das Fehlanpassungsrauschen formt, indem sie E1 = 1 und E2 = 0 für das Ausgangssignal 109 setzt. Ansonsten setzt die Vergleicherlogik 306 E1 = 0 und E2 = 1 für das Ausgangssignal 109 beim Formen des Fehlanpassungsrauschens.If a certain limit (eg, either the upper or lower limit) has not been reached, then the pseudocode algorithm goes 340 to the code part 354 further. The code part 354 provides the comparator logic 306 which determines that a certain limit (eg, either the upper or lower limit) has not been reached and the comparator logic 306 overrides the output signal of the quantizer 106 Not. In this case, the comparator logic leads 306 the pseudocode algorithm 340 according to typical operations and a mismatch noise shaping operation for the delta-sigma modulator 100 out. In particular, the code part reflects 354 the comparator logic 306 which determines if MS_in = 1. If so, then the comparator logic applies 306 Decisions to shape the mismatch noise for the delta-sigma modulator 100 according to a typical mismatch noise shaping operation. The code part 354 represents that if MS_in = 1 and I1 = 0 and I2> 0, then the comparator logic 306 the mismatch noise forms by taking E1 = 1 and E2 = 0 for the output signal 109 puts. Otherwise, the comparator logic sets 306 E1 = 0 and E2 = 1 for the output signal 109 in shaping the mismatch noise.

Wenn andererseits die Vergleicherlogik 306 feststellt, dass MS_in nicht gleich 1 ist (z. B. gleich 0 oder 2 ist), dann wird E1 gleich E2 gesetzt, das gleich MS_in, dividiert durch 2, gesetzt wird. In diesem Szenario lenkt die Vergleicherlogik 306 einfach den Wert des Ausgangssignals 109 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 so, dass er einfach dem Wert des Ausgangssignals (z. B. Eingangssignal 107) des Quantisierers 106 folgt.On the other hand, if the comparator logic 306 determines that MS_in is not equal to 1 (eg equal to 0 or 2), then E1 is set equal to E2, which is set equal to MS_in divided by 2. In this scenario, the comparator logic distracts 306 simply the value of the output signal 109 the mismatch noise shaper 108 so that it simply matches the value of the output signal (eg input signal 107 ) of the quantizer 106 follows.

Der Pseudocode-Algorithmus 340 begibt sich dann zum Codeteil 356. Der Codeteil 356 spiegelt die Aktualisierung der Zustandsvariablen wieder, die das ALU 302 ausführt. Das ALU 302 aktualisiert die Zustandsvariablen, indem es den neuen Wert von I1 gleich dem Wert von E1, subtrahiert von der Summe des alten Werts von I1 und des aktuellen Werts von E2, setzt. Das ALU 302 setzt auch den neuen Wert von I2 gleich dem alten Wert von I2 und dem neuen Wert von I1. Das ALU 302 berechnet auch den neuen Wert von FB durch Zusammensummieren der aktuellen Werte von E1 und E2, die durch das ALU 302 von der Vergleicherlogik 306 empfangen werden.The pseudocode algorithm 340 then goes to the code part 356 , The code part 356 reflects the update of the state variables that the ALU 302 performs. The ALU 302 updates the state variables by setting the new value of I1 equal to the value of E1 subtracted from the sum of the old value of I1 and the current value of E2. The ALU 302 also sets the new value of I2 equal to the old value of I2 and the new value of I1. The ALU 302 also calculates the new value of FB by summing up the current values of E1 and E2, as summarized by the ALU 302 from the comparator logic 306 be received.

Mit Bezug nun auf 4 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Analog-Digital-Wandlers ("ADC") 400, der die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 in der Hauptschleife eines Delta-Sigma-Modulators für den ADC 400 verkörpert, gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Delta-Sigma-Modulator umfasst einen Summierer 102, ein analoges Schleifenfilter 404 als Schleifenfilter 104, einen N+1-Ebenen-Quantisierer 406 (wobei N größer ist als 1) als Quantisierer 106, eine Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108, die in Reihe miteinander gekoppelt sind, wie in 4 gezeigt. Eine interne N-Element-DAC-Einheit 410 ist ferner in eine Rückkopplungsschleife zwischen dem Ausgang 109 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 und dem Summierer 102 eingekoppelt. DAC-Elemente sind ein Teil der internen N-Element-DAC-Einheit 410. Ein analoges Schleifenfilter 401 ist in die Leitung mit dem Eingangssignal 101 des Summierers 102 gekoppelt. Der Summierer 102 gibt ein Differenz- oder Fehlersignal 103 aus, das die Differenz zwischen dem Eingangssignal 101 und dem Rückführungsausgangssignal aus der internen N-Bit-DAC-Einheit 410 ist. Ein digitales Dezimierungsfilter 412 ist mit dem Ausgang 109 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 gekoppelt, um einen digitalen Ausgangswert 414 zu liefern, der durch den ADC 400 vom Eingangssignal 101 umgewandelt wird.With reference now to 4 FIG. 4 is a block diagram of an exemplary analog-to-digital converter ("ADC"). 400 , the mismatch noise shaper 108 in the main loop of a delta-sigma modulator for the ADC 400 embodied in accordance with the present invention. The delta-sigma modulator comprises a summer 102 , an analog loop filter 404 as a loop filter 104 , an N + 1-level quantizer 406 (where N is greater than 1) as a quantizer 106 , a mismatch noise shaper 108 which are coupled in series, as in 4 ge shows. An internal N-element DAC unit 410 is also in a feedback loop between the output 109 the mismatch noise shaper 108 and the summer 102 coupled. DAC elements are part of the internal N-element DAC unit 410 , An analog loop filter 401 is in the line with the input signal 101 of the summer 102 coupled. The summer 102 gives a difference or error signal 103 off, which is the difference between the input signal 101 and the feedback output from the N-bit internal DAC unit 410 is. A digital decimation filter 412 is with the exit 109 the mismatch noise shaper 108 coupled to a digital output value 414 to be delivered by the ADC 400 from the input signal 101 is converted.

Mit Bezug nun auf 5 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Digital-Analog-Wandlers ("DAC") 500, der die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 in der Hauptschleife eines Delta-Sigma-Modulators für den DAC 500 verkörpert, gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Delta-Sigma-Modulator umfasst einen Summierer 102, ein digitales Schleifenfilter 504 als Schleifenfilter 104, einen N+1-Ebenen-Abbruchquantisierer 506 (wobei N größer ist als 1) als Quantisierer 106, eine Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108, die in Reihe miteinander gekoppelt sind, wie in 5 gezeigt. Das Ausgangssignal 109 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 wird zum Summierer 102 zurückgeführt. Ein digitales Interpolationsfilter 501 ist in die Leitung mit dem Eingangssignal 101 gekoppelt. Der Summierer 102 empfängt das Eingangssignal 101 und empfängt ferner das Ausgangssignal 109 von der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108, das das Rückführungssignal von der internen N-Element-DAC-Einheit 510 ist. Der Summierer 102 gibt ein Differenz- oder Fehlersignal 103 aus, das die Differenz zwischen dem Eingangssignal 101 und dem Ausgangssignal 109 ist. Eine interne DAC-Einheit 510 ist auch ferner zum Empfangen des Ausgangssignals 109 der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 gekoppelt. Die DAC-Elemente sind ein Teil der internen N-Element-DAC-Einheit 510. Ein analoges Tiefpassfilter 512 ist mit dem Ausgang der internen N-Bit-DAC-Einheit 510 gekoppelt und entfernt Rauschen außerhalb des Bandes. Das analoge Tiefpassfilter liefert ein analoges Ausgangssignal 514, das durch den DAC 500 vom Eingangssignal 101 umgewandelt wird.With reference now to 5 FIG. 4 is a block diagram of an exemplary digital-to-analog converter ("DAC"). 500 , the mismatch noise shaper 108 in the main loop of a delta-sigma modulator for the DAC 500 embodied in accordance with the present invention. The delta-sigma modulator comprises a summer 102 , a digital loop filter 504 as a loop filter 104 , an N + 1-level cancellation quantizer 506 (where N is greater than 1) as a quantizer 106 , a mismatch noise shaper 108 which are coupled in series, as in 5 shown. The output signal 109 the mismatch noise shaper 108 becomes the summer 102 recycled. A digital interpolation filter 501 is in the line with the input signal 101 coupled. The summer 102 receives the input signal 101 and further receives the output signal 109 from the mismatch noise shaper 108 containing the feedback signal from the internal N-element DAC unit 510 is. The summer 102 gives a difference or error signal 103 off, which is the difference between the input signal 101 and the output signal 109 is. An internal DAC unit 510 is also for receiving the output signal 109 the mismatch noise shaper 108 coupled. The DAC elements are part of the internal N-element DAC unit 510 , An analog low-pass filter 512 is to the output of the internal N-bit DAC unit 510 coupled and removes noise outside the band. The analog low-pass filter provides an analog output signal 514 that through the DAC 500 from the input signal 101 is converted.

Mit Bezug nun auf 6 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 mit mehreren Stufen gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. 6 zeigt, dass die beispielhafte Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 mehrere Stufen 602, 604, 606, 608, 610, 612 und 614 aufweist. Eines der Ausgangssignale der frühen Stufe 602 wird in die Stufe 604 eingespeist und ein anderes ihrer Ausgangssignale wird in die Stufe 606 eingespeist. Eines der Ausgangssignale der Stufe 604 wird wiederum in die Stufe 608 eingespeist und ein weiteres Ausgangssignal wird in die Stufe 610 eingespeist. Ferner wird eines der Ausgangssignale der Stufe 606 in die Stufe 612 eingespeist und ein anderes Ausgangssignal wird in die Stufe 614 eingespeist. Die Stufen 608, 610, 612 und 614 besitzen jeweils zwei Ausgangssignale und diese Stufen sehen insgesamt acht Ausgangssignale für acht jeweilige Elemente (z. B. acht DAC-Elemente) vor.With reference now to 6 FIG. 10 is a block diagram of an exemplary mismatch noise shaper. FIG 108 shown with multiple stages according to the present invention. 6 shows that the exemplary mismatch noise shaper 108 several stages 602 . 604 . 606 . 608 . 610 . 612 and 614 having. One of the early stage outputs 602 gets into the stage 604 fed and another of its output signals is in the stage 606 fed. One of the output signals of the stage 604 will turn into the stage 608 fed and another output signal is in the stage 610 fed. Further, one of the output signals of the stage 606 in the stage 612 fed and another output signal is in the stage 614 fed. The steps 608 . 610 . 612 and 614 each have two output signals, and these stages provide a total of eight output signals for eight respective elements (eg, eight DAC elements).

Die beispielhafte Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 sieht ferner eine Rückführung von den späteren Stufen zu den früheren Stufen vor. Die Stufen 608 und 610 sehen beispielsweise eine Rückführung zur Stufe 604 vor und die Stufen 612 und 614 sehen eine Rückführung zur Stufe 606 vor. Die Stufen 604 und 606 sehen auch eine Rückführung zur Stufe 602 vor. Die Rückführung liefert Informationen zu früheren Stufen, um in Abhängigkeit von den Zuständen der Stufen festzulegen oder anzugeben, ob das Ausgangssignal des Quantisierers 106 übersteuert werden sollte. Die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung 108 kann so konfiguriert sein, dass frühere Stufen (z. B. die Stufen 602, 604 und 606) Entscheidungen treffen, die auf den Zuständen von späteren Stufen (z. B. der Stufen 608, 610, 612 und 614) basieren.The exemplary mismatch noise shaper 108 also provides for a return from the later stages to the earlier stages. The steps 608 and 610 see, for example, a return to the level 604 before and the steps 612 and 614 see a return to the stage 606 in front. The steps 604 and 606 also see a return to the stage 602 in front. The feedback provides information on previous stages to determine, depending on the states of the stages, or indicate whether the output of the quantizer 106 should be overridden. The mismatch noise shaper 108 can be configured to use earlier stages (such as the levels 602 . 604 and 606 ) Make decisions based on the states of later stages (eg the levels 608 . 610 . 612 and 614 ).

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zum Integrieren einer Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung in die Hauptschleife eines Delta-Sigma-Modulators bereit. Die vorliegende Erfindung führt das Ausgangssignal der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung zum Summierer des Delta-Sigma-Modulators zurück. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung selektiv den Quantisierer zu geeigneten Zeiten übersteuert, so dass sich das Ausgangssignal der Rauschformungseinrichtung von einem Ausgangssignal des Quantisierers unterscheidet. Die vorliegende Erfindung ermöglicht, dass die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung selektiv den Quantisierer übersteuert, wenn das Ausgangssignal des Quantisierers für einen vorbestimmten Zeitraum verhindert hat, dass die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung die Auswahl von Elementen am Ausgang der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung steuert.The The present invention provides a method and system for integration a mismatch noise shaper into the main loop of a delta-sigma modulator ready. The present invention carries the output of the mismatch noise shaper to the summer of the delta-sigma modulator back. The present invention enables that the mismatch noise shaper selectively selects the quantizer overloaded at appropriate times, such that the output signal of the noise shaping device of differs an output signal of the quantizer. The present Invention allows that the mismatch noise shaper selectively overrides the quantizer, if the output of the quantizer for a predetermined period of time has prevented the mismatch noise shaper the selection of elements at the output of the mismatch noise shaper controls.

Obwohl die Erfindung mit Bezug auf (ein) spezielle(s) Ausführungsbeispiel(e) beschrieben wurde, sollen diese Beschreibungen nicht begrenzend aufgefasst werden. Verschiedene Modifikationen der offenbarten Ausführungsbeispiele sowie alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung sind für Fachleute bei Bezugnahme auf die Beschreibung der Erfindung ersichtlich. Von Fachleuten sollte erkannt werden, dass die Konzeption und das offenbarte spezielle Ausführungsbeispiel leicht als Basis zum Modifizieren oder Konstruieren von anderen Strukturen zur Ausführung derselben Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.Although the invention has been described with reference to specific embodiment (s), these descriptions are not intended to be limiting. Various modifications of the disclosed embodiments as well as alterna Exemplary embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art upon reference to the description of the invention. It should be appreciated by those skilled in the art that the conception and specific embodiment disclosed may be readily utilized as a basis for modifying or designing other structures for carrying out the same purposes of the present invention.

Claims (7)

Delta-Sigma-Modulator (100) mit: einem Summierer (102), der dazu ausgelegt ist, sowohl ein Eingangssignal (101) als auch ein Rückführungssignal (109) zu empfangen und ein Differenzsignal (103) zu ermitteln, einem Schleifenfilter (104), das dazu ausgelegt ist, das Differenzsignal (103) zu filtern, einem Mehrbit-Quantisierer (106), der dazu ausgelegt ist, das gefilterte Signal zu quantisieren, und einer Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108), die dazu ausgelegt ist, die Verwendung von Elementen an einem Ausgang des Delta-Sigma-Modulators (100) anzupassen; wobei der Summierer (102), das Schleifenfilter (104), der Quantisierer (106) und die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) miteinander gekoppelt sind, wobei das Rückführungssignal (109) auf die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) reagiert; und wobei die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) mit dem Quantisierer (106) verbunden ist und ein digitales Ausgangssignal (107) vom Quantisierer empfängt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) das Rückführungssignal (109) ausgibt; wobei die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) einen Zähler (304) aufweist, der dazu ausgelegt ist, bis zu einem vorbestimmten Zeitraum zu zählen, wenn das digitale Ausgangssignal (107) auf einem speziellen Wert für den vorbestimmten Zeitraum gehalten wird, und wenn der Zähler bis zum vorbestimmten Zeitraum gezählt hat, die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) dazu ausgelegt ist, den Quantisierer (106) selektiv zu übersteuern; oder wobei die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) eine Vergleicherlogik (306) aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Zustandsvariable (I1, I2) der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung zu bestimmen, wobei die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung dazu ausgelegt ist, selektiv den Quantisierer (106) zu übersteuern, wenn die Zustandsvariable eine bestimmte Grenze erreicht hat und die bestimmte Grenze durch das Ausgangssignal des Quantisierers definiert ist, der kontinuierlich eine oder mehrere Variablen für einen vorbestimmten Zeitraum aufrechterhält, die verhindern, dass die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung die Auswahl der Anpassungselemente steuert.Delta-sigma modulator ( 100 ) with: a summer ( 102 ), which is designed to receive both an input signal ( 101 ) as well as a feedback signal ( 109 ) and receive a difference signal ( 103 ) to determine a loop filter ( 104 ), which is designed to receive the difference signal ( 103 ), a multi-bit quantizer ( 106 ) which is adapted to quantize the filtered signal and a mismatch noise shaper ( 108 ) designed to reduce the use of elements at an output of the delta-sigma modulator ( 100 ) to adapt; where the summer ( 102 ), the loop filter ( 104 ), the quantizer ( 106 ) and the mismatch noise shaping device ( 108 ), the feedback signal ( 109 ) to the mismatch noise shaper ( 108 ) reacts; and wherein the mismatch noise shaping device ( 108 ) with the quantizer ( 106 ) and a digital output signal ( 107 ) receives from the quantizer, characterized in that the mismatch noise shaping device ( 108 ) the feedback signal ( 109 ) outputs; wherein the mismatch noise shaping device ( 108 ) a counter ( 304 ), which is adapted to count up to a predetermined period of time, when the digital output signal ( 107 ) is held at a specific value for the predetermined period, and when the counter has counted until the predetermined time, the mismatch noise shaper ( 108 ) is adapted to the quantizer ( 106 ) selectively override; or wherein the mismatch noise shaping device ( 108 ) a comparator logic ( 306 ) configured to determine a state variable (I1, I2) of the mismatch noise shaper, the mismatch noise shaper configured to selectively control the quantizer (12). 106 ), when the state variable has reached a certain limit and the particular limit is defined by the output of the quantizer, which continuously maintains one or more variables for a predetermined period of time, which prevents the mismatch noise shaper from controlling the selection of the matching elements. Delta-Sigma-Modulator nach Anspruch 1, wobei die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) mehrere Stufen (602614) aufweist, die nacheinander verbunden sind, wobei die erste Stufe (602) das digitale Ausgangssignal (107) empfängt und die letzte Stufe (608614) das Rückführungssignal (109) ausgibt, und wobei eine spätere Stufe (604606; 608614) dazu ausgelegt ist, eine Rückführung zu einer früheren Stufe (602; 604606) vorzusehen.A delta-sigma modulator according to claim 1, wherein said mismatch noise shaping means ( 108 ) several stages ( 602 - 614 ) connected in series, the first stage ( 602 ) the digital output signal ( 107 ) and the last stage ( 608 - 614 ) the feedback signal ( 109 ) and a later stage ( 604 - 606 ; 608 - 614 ) is designed to return to an earlier stage ( 602 ; 604 - 606 ). Delta-Sigma-Modulator nach Anspruch 1, wobei die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) ein Delta-Sigma-Modulator zweiter oder höherer Ordnung ist.A delta-sigma modulator according to claim 1, wherein said mismatch noise shaping means ( 108 ) is a second-order or higher-order delta-sigma modulator. Verfahren zur Delta-Sigma-Modulation eines Signals, aufweisend: Empfangen sowohl eines Eingangssignals (101) als auch eines Rückführungssignals (109) durch einen Summierer (102) und Ermitteln eines Differenzsignals (103) durch den Summierer (102), Filtern des Differenzsignals (103) durch ein Schleifenfilter (104), Quantisieren des gefilterten Signals durch einen Quantisierer (106), und Gestalten der Verwendung fehlangepasster Elemente durch eine Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108), die ein digitales Ausgangssignal (107) vom Quantisierer (106) empfängt, gekennzeichnet durch Zurückführen eines Ausgangssignal der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) als Rückführungssignal (109) zum Summierer (102), so dass das Rückführungssignal (109) auf die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung reagiert; wobei das Gestalten durch die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) aufweist: selektives Übersteuern des Quantisierers (106) durch die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108), wenn das digitale Ausgangssignal (107) des Quantisierers für einen vorbestimmten Zeitraum verhindert hat, dass die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung die Auswahl von Elementen am Ausgang der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung steuert, oder selektives Übersteuern des Quantisierers (106) durch die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108), wenn eine Zustandsvariable der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung eine bestimmte Grenze erreicht hat, die durch das digitale Ausgangssignal (107) des Quantisierers definiert ist, der kontinuierlich für einen vorbestimmten Zeitraum einen oder mehrere Werte aufrechterhält, die die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) an der Auswahl der Fehlanpassungselemente hindert.A method of delta-sigma modulation of a signal, comprising: receiving both an input signal ( 101 ) as well as a feedback signal ( 109 ) by a summer ( 102 ) and determining a difference signal ( 103 ) by the summer ( 102 ), Filtering the difference signal ( 103 ) through a loop filter ( 104 ), Quantizing the filtered signal by a quantizer ( 106 ), and designing the use of mismatched elements by a mismatch noise shaper ( 108 ), which is a digital output signal ( 107 ) from the quantizer ( 106 ), characterized by returning an output of the mismatch noise shaper ( 108 ) as feedback signal ( 109 ) to the summer ( 102 ), so that the feedback signal ( 109 ) responds to the mismatch noise shaper; wherein the shaping by the mismatch noise shaper ( 108 ): selective override of the quantizer ( 106 ) by the mismatch noise shaping device ( 108 ), when the digital output signal ( 107 ) of the quantizer for a predetermined period has prevented the mismatch noise shaper from controlling the selection of elements at the output of the mismatch noise shaper, or selectively overriding the quantizer (Fig. 106 ) by the mismatch noise shaping device ( 108 ), when a state variable of the mismatch noise shaper has reached a certain limit as determined by the digital output signal (Fig. 107 ) of the quantizer which continuously maintains, for a predetermined period of time, one or more values which the mismatch noise shaper ( 108 ) prevents selection of the mismatching elements. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) mehrere Stufen (602614) aufweist, wobei das Verfahren ferner aufweist: Beeinflussen von Entscheidungen, die von früheren Stufen (602; 604606) getroffen werden, durch Zustände von späteren Stufen (604606; 608614).The method of claim 4, wherein the mismatch noise shaper ( 108 ) several stages ( 602 - 614 ), the method further comprising influencing decisions made by previous stages ( 602 ; 604 - 606 ), by states of later stages ( 604 - 606 ; 608 - 614 ). Analog-Digital-Wandler (400) mit: einem Delta-Sigma-Modulator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Schleifenfilter ein analoges Schleifenfilter (404) ist und der Mehrbit-Quantisierer ein N+1-Ebenen-Quantisierer (406) ist; einer internen N-Element-Digital-Analog-Wandlereinheit (410) mit einer Anzahl N von DAC-Elementen, wobei die Digital-Analog-Einheit (410) in eine Rückkopplungsschleife zwischen den Ausgang der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) und den Summierer (102) eingekoppelt ist; einem weiteren analogen Schleifenfilter (401), das in eine Leitung mit dem Eingangssignal (101) des Summierers (102) eingekoppelt ist; und einem digitalen Dezimierungsfilter (412), das mit dem Ausgang der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, das Rückführungssignal (109) zu empfangen und einen digitalen Ausgangswert (414) zu liefern.Analog-to-digital converter ( 400 ) comprising: a delta-sigma modulator ( 100 ) according to one of claims 1 to 2, wherein the loop filter is an analog loop filter ( 404 ) and the multi-bit quantizer is an N + 1-plane quantizer ( 406 ); an internal N-element digital-to-analog converter unit ( 410 ) with a number N of DAC elements, the digital-analog unit ( 410 ) in a feedback loop between the output of the mismatch noise shaper ( 108 ) and the summer ( 102 ) is coupled; another analog loop filter ( 401 ), which is in a line with the input signal ( 101 ) of the summer ( 102 ) is coupled; and a digital decimation filter ( 412 ) connected to the output of the mismatch noise shaper ( 108 ) and is adapted to receive the feedback signal ( 109 ) and a digital output value ( 414 ) to deliver. Digital-Analog-Wandler (500) mit: einem Delta-Sigma-Modulator nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Schleifenfilter ein digitales Schleifenfilter (504) ist und der Quantisierer ein N+1-Ebenen-Quantisierer (506) ist; einer internen N-Element-Digital-Analog-Wandlereinheit (510) mit einer Anzahl N von DAC-Elementen, wobei die Digital-Analog-Einheit (510) mit dem Ausgang der Fehlanpassungs-Rauschformungseinrichtung (108) gekoppelt ist und dazu ausgelegt ist, das Rückführungssignal (109) zu empfangen; einem digitalen Interpolationsfilter (501), das in eine Leitung mit dem Eingangssignal des Summierers (102) eingekoppelt ist; und einem analogen Schleifenfilter (512), das mit einem Ausgang der N-Element-Digital-Analog-Einheit (510) gekoppelt ist.Digital-to-analog converter ( 500 comprising: a delta-sigma modulator according to any one of claims 1 to 2, wherein the loop filter comprises a digital loop filter ( 504 ) and the quantizer is an N + 1-level quantizer ( 506 ); an internal N-element digital-to-analog converter unit ( 510 ) with a number N of DAC elements, the digital-analog unit ( 510 ) with the output of the mismatch noise shaper ( 108 ) and is adapted to receive the feedback signal ( 109 ) to recieve; a digital interpolation filter ( 501 ) connected to a line with the input signal of the summer ( 102 ) is coupled; and an analog loop filter ( 512 ) connected to an output of the N-element digital-analog unit ( 510 ) is coupled.
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